DE3520895A1

DE3520895A1 - Piezoelektrische resonatoreinrichtung mit flacher gruppenlaufzeitcharakteristik

Info

Publication number: DE3520895A1
Application number: DE19853520895
Authority: DE
Inventors: Jiro Inoue
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1984-06-12
Filing date: 1985-06-11
Publication date: 1985-12-12
Also published as: US4651109A; CA1231398A; US4716377A; DE3520895C2

Description

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Piezoelektrische Resonatoreinrichtung mit flacher GruppenlaufZeitcharakteristik

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine piezoelektrische Resonatoreinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei piezoelektrischen Resonatoreinrichtungen, wie beispielsweise piezoelektrischen Filtern oder Keramikdiskriminatoren, die häufig in FM/PM-Demodulationsschaltungen eingesetzt werden, wurde die Gruppenlaufzeitcharakteristik durch mechanische Dämpfung dadurch verbessert, daß piezoelektrische Materialien mit geringem Qm oder elastische Gummilamellen als Dämpfungselemente verwendet wurden, wie beispielsweise in der japanischen offengelegten Patentschrift Nr. 20052/1980 beschrieben ist. Durch eine derartige mechanische Dämpfung wird eine verbesserte Phasenlinearität erhalten, wobei allerdings der Ersatzwiderstand Re in der Ersatzschaltung eines Piezoresonators, die in Fig. 2 dargestellt ist, ansteigt. Bei einem Filter erhöht sich daher der Einfügungsverlust bzw. die Einfügungsdämpfung, während sich gleichzeitig das Signal-Rausch-Verhältnis verschlechtert, wie anhand der Fig. 3 und 4 zu erkennen ist. Die Fig. 3 zeigt ein Filter mit einer relativ schlechten Gruppenlaufzeitcharak teristik, während in der Fig. 4 eine verbesserte Gruppenlauf Zeitcharakteristik vorliegt, jedoch der Einfügungsverlust bzw. die Einfügungsdämpfung vergrößert ist. Die- se Tendenz ist besonders deutlich bei sogenannten Abzweigfiltern (leiterförmig ausgebildeten Filtern bzw.

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symmetrischen Kettenleitern), sogenannten Energieeinfang-Doppelmode-Filtern (Trapping-Filtern) und Dreipolfiltern beobachtbar, die Einzelmoden der Flächen- bzw. Längenvibration verwenden.
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Insbesondere für Autotelefone mit FM-Modulationssystemen sind jedoch Filter erforderlich, die eine einwandfreie bzw. gleichmäßige GruppenlaufZeitcharakteristik bei gleichzeitig reduziertem Einfügungsverlust aufweisen müssen. Entsprechende Charakteristika werden ebenfalls für Empfangsfilter in AM-Stereogeräten als auch für Keramikdiskriminatoren gefordert, die in FM/PM-Demodulationsschaltungen eingesetzt werden.

Der Erfindung.liegt die Aufgabe zugrunde, eine piezoelektrische Resonatoreinrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß sie sowohl eine flache Gruppenlauf Zeitcharakteristik bzw. eine lineare Phasencharakteristik als auch einen verminderten Einfügungsverlust aufweist.

Die Lösung der gestellten Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Nach der Erfindung ist eine piezoelektrische Resonatoreinrichtung so aufgebaut, daß ihr Ersatzschaltbild zwischen Ein- und Ausgangsanschlüssen einen Serienzweig aus einem oder mehreren in Reihe geschalteten Resonatoren besitzt. Zwischen dem Serienzweig und einem geerdeten Anschluß liegen ein oder mehrere durch einen oder mehrere Resonatoren gebildete Parallelzweige. Jeweils einer der Resonatoren des Serienzweigs ist mit einem oder mehreren parallel zu ihm geschalteten Dämpfungswiderständen verbunden, während wenigstens einer der Resonatoren des

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Parallelzweigs mit einem oder mehreren in Reihe zu ihm geschalteten weiteren Dämpfungswiderständen verbunden ist

Entsprechend der Erfindung wird die Dämpfung bei der piezoelektrischen Resonatoreinrichtung auf elektrischem Wege durchgeführt, indem zusätzliche Dämpfungswiderstände in die Resonatoreinrichtung eingefügt werden. Hierdurch wird erreicht, daß die piezoelektrische Resonatoreinrichtung eine verbesserte GruppenlaufZeitcharakteristik (konstante Gruppen-Verzögerungszeit) aufweist, ohne daß sich dadurch der Einfügungsverlust (bzw. die Einfügungsdämpfung) erhöht. Es ist daher möglich, mit Hilfe derartiger piezoelektrischer Resonatoreinrichtungen Empfänger mit sehr kleiner Verzerrung herzustellen, ohne daß sich das Signal-Rausch-Verhältnis verschlechtert, und ohne daß die Verstärkung oder die Anzahl der Verstärkerstufen erhöht zu werden brauchen.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die piezoelektrische Resonatoreinrichtung als Filter oder als FM/PM-Diskriminator (Frequenz-/Phasendemodulator) ausgebildet. Das Filter kann beispielsweise ein leiterförmiges bzw. Abzweigfilter (symmetrischer Kettenleiter) sein, während der FM/PM-Diskriminator innerhalb einer Quadraturdemodulationsschaltung (Phasenschieber-Demodulationsschaltung) angeordnet sein kann.

Die Dämpfungswiderstände können direkt innerhalb eines Gehäuses angeordnet sein, in dem die Resonatoren (Piezoresonatoren bzw. piezoelektrischen Platten) und weitere Anschlußplatten liegen.

Vorteilhafterweise sind die Dämpfungswiderstände auf einem inneren Stopperelement angeordnet, durch das die internen Elemente, zu denen die genannten Resonatoren und die Anschlußplatten gehören, im Gehäuse zurückgehalten

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werden.

Nach einer anderen vorteilhaften Ausbildung der Erfindung liegen die Dämpfungswiderstände auf einer einen Resonator bildenden piezoelektrischen Platte oder auf einem isolierenden Substrat, mit dem wenigstens eine jeweils einen Resonator bildende piezoelektrische Platte verbunden ist.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß das leiterartig ausgebildete Abzweigfilter interne Elemente, zu denen die Resonatoren und die Anschlußplatten gehören, ein mit einer Öffnung versehenes Gehäuse zur Aufnahme der internen Elemente und ein an der Seite der Öffnung des Gehäuses liegendes isolierendes Substrat zur Zurückhaltung der internen Elemente enthält, das sich in Stapelrichtung der internen Elemente erstreckt und diese abdeckt, und das auf seiner Hauptoberfläche die Dämpfungswiderstände, leitfähige Bereiche zur Verbindung der Dämpfungswiderstände untereinander und mit zugeordneten Anschlußplatten sowie leitfähige Bereiche zur Herstellung einer erdseitigen Verbindung besitzt.

Entsprechend der Erfindung kann das isolierende Substrat weiterhin auf seiner Hauptoberfläche eine Schutzschicht tragen, die die Dämpfungswiderstände, die leitfähigen Bereiche zur Verbindung der Dämpfungswiderstände untereinander und mit den zugeordneten internen Elementen sowie die leitfähigen Bereiche zur Herstellung einer erdseitigen Verbindung wenigstens teilweise bedeckt.

Die Dämpfungswiderstände und die genannten leitfähigen Bereiche können dabei auf einer oder auf beiden Hauptoberflächen des plattenförmig ausgebildeten Substrats liegen. Auch können mehrere Substrate der genannten Art übereinander liegen und jeweils Dämpfungswiderstände und leitfähige Bereiche aufweisen, durch die die genann-

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ten elektrischen Verbindungen in geeigneter Weise herstellbar sind.

Die Zeichnung stellt Ausführungsbeispiele der Erfindung dar. Es zeigen:

Fig. 1 ein Ersatzschaltbild einer Ausführungsform nach der Erfindung,

Fig. 2 ein Ersatzschaltbild eines Piezoresonators,

Fig. 3 und 4 Amplituden- und Gruppenlaufzeitcharakteristik von Abzweigfiltern (symmetrische Kettenleiter bzw. Filterketten) als Beispiele für konventionelle piezoelektrische Resonanzbau

elemente,

Fig. 5 den Impedanzverlauf von Piezoresonatoren in

einem Serienzweig,
20

Fig. 6 die Phasencharakteristik der Piezoresonatoren

im Serienzweig,

Fig. 7 den Impedanzverlauf von Piezoresonatoren in Parallelzweigen,

Fig. 8 die Phasencharakteristik der Piezoresonatoren in den Parallelzweigen,

Fig. 9 die Phasencharakteristik des Abzweigfilters nach Fig. 1,

Fig. 10 die GruppenlaufZeitcharakteristik des Abzweigfilters nach Fig. 1,
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Fig. 11 bis 14 gemessene Dämpfungs- und Gruppenlaufzeit-

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charakteristika beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1,

Fig. 15 das Ersatzschaltbild eines anderen Ausführungsbeispiels nach der Erfindung,

Fig. 16 das Ersatzschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels nach der Erfindung,

Fig. 17 eine Draufsicht zur Erläuterung der inneren

Struktur eines nach der Erfindung aufgebauten Abzweigfilters,

Fig. 18 eine Draufsicht auf eine Druckplatte der Struktür nach Fig. 17,

Fig. 19 eine Draufsicht auf ein anderes Beispiel einer Druckplatte für die Struktur nach Fig. 17,

Fig. 20 eine perspektivische Ansicht zur Erläuterung des tatsächlichen Aufbaus des Abzweigfilters nach der Erfindung,

Fig. 21 eine perspektivische Ansicht eines äußeren Gehäuses für die Struktur nach Fig. 20,

Fig. 22 eine Draufsicht auf ein isolierendes Substrat der Struktur nach Fig. 20, und

Fig. 23 eine Draufsicht auf das Substrat nach Fig. 22, das auf seiner oberen Fläche eine Schutzschicht trägt.

Die Fig. 1 zeigt ein Schaltbild eines Abzweigfilters (FiI-terkette bzw. symmetrischer Kettenleiter) nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, das n-0,5 Stufen be-

ORlGlNAL lMw?

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sitzt. In Serie geschaltete Resonatoren X *, X₂' ···' X bilden einen Serienzweig und sind jeweils mit parallel zu ihnen liegenden Widerständen R .. , R „, ...,R verbunden. Parallel liegende Resonatoren X *, X „, ..., X , _< χ bilden Parallelzweige und sind jeweils mit ihnen in. Reihe liegenden Widerständen R ι# ^R _D2' ···' ^R _D(_n-1) verbunden. Die Erfindung ist allerdings nicht auf eine derartige Struktur, bei der Widerstände zu den Resonatoren parallel oder in Reihe liegen, beschränkt. Ferner brauchen die Resonatoren nur an den erforderlichen Bereichen mit Dämpfungswiderständen verbunden zu sein. Darüber hinaus können die Serienwiderstände R «, R „, ...,

R , * χ, die mit der geerdeten Seite der Parallelresonap(n-l) ³

toren X .. , X , ..., X , + . in Fig. 1 verbunden sind, auch an der anderen Seite dieser Parallelresonatoren, also an ihrer Eingangs- bzw. Empfangsseite, liegen.

In bezug auf die Schaltung nach Fig. 1 sind in den Fig. und 6 der Impedanz- und Phasenverlauf der Serienresonatoren X .., X , ..,X im Bereich einer Antiresonanzfre-

SX S^ Sri

quenz f aufgezeichnet. Sind die Serienresonatoren noch nicht mit Widerständen verbunden, so sind die durchgezogenen Linien maßgebend. Impedanz- und Phasenverlauf ändern sich jedoch, wie durch die gestrichelten Linien angedeutet ist, nachdem die Serienresonatoren mit Dämpfungswiderständen verbunden worden sind. In den Fig. 7 und 8 sind in entsprechender Weise Impedanz- und Phasenverlauf der Parallelresonatoren X₁, X₀, ...,X, _1N

pl p2 p(n-l)

im Bereich einer Resonanzfrequenz f aufgetragen. Die durchgezogenen Linien gelten für den Fall, daß noch keine Dämpfungswiderstände eingesetzt sind. Sind diese eingesetzt, so ändern sich Dämpfungs- und Phasenverlauf und folgen der gestrichelt eingezeichneten Linie.

Das bedeutet, daß Impedanz- und Phasenverlauf der Serienresonatoren X «, X _o, ...,X im Bereich der Anti-

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resonanzfrequenz f sowie Impedanz- und Phasenverlauf der

Parallelresonatoren X <, X „, ..., X , _<, im Bereich der Resonanzfrequenz f geglättet werden, also nicht mehr einer spitzen- bzw. stufenförmigen Kurve, sondern einer glatten Kurve folgen. Das hat zur Folge, daß sich die Phase im Phasendiagramm des Filters, wie in Fig. 9 gezeigt ist, linear ändert. Entsprechend der Fig. 10 ändert sich daher auch die GruppenlaufZeitcharakteristik (Gruppenverzögerungszeitcharakteristik) des Filters, und zwar von der durchgezogenen Linie, wenn noch keine Widerstände eingesetzt sind, zu der gestrichelt eingezeichneten Linie, nachdem Widerstände eingesetzt worden sind. Die Gruppenlaufzeit wird daher konstant bzw. geglättet. Es sei darauf hingewiesen, daß hierbei die Serienresonatoren mit parallel zu ihnen liegenden Dämpfungswiderständen verbunden sind, während mit den Parallelresonatoren Dämpfungswiderstände in Reihe geschaltet sind. Hierdurch wird erreicht, daß die GruppenlaufZeitcharakteristik (Gruppenverzögerungszeitcharakteristik) verbessert wird, ohne daß die Einfügungsdämpfung des Filters (bzw. der Einfügungsverlust) ansteigt.

Liegt der Widerstandswert nicht in einem geeigneten Bereich, so wird gegenüber dem Zustand, in dem noch keine Widerstände eingesetzt bzw. mit den Resonatoren verbunden sind, keine geeignete Änderung erreicht, oder die Kurve nach Fig. 10 nimmt den nach oben konvexen Verlauf an, wie durch die strichpunktierte Linie gezeigt ist. Andererseits werden bei Einsetzen der Dämpfungswiderstände der Formfaktor und der maximale Dämpfungsbetrag in Abhängigkeit von dem Widerstandswert verändert. Der maximale Dämpfungsbetrag vermindert sich. Der Widerstandswert ist daher entsprechend der Benutzeranforderung zu wählen.

In den Fig. 11 bis 14 sind jeweils Dämpfungs- und Gruppenlauf Zeitcharakteristik in Abhängigkeit von der Fre-

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quenz aufgetragen. Fig. 11 zeigt dabei die entsprechenden Eigenschaften eines Referenzbeispiels, während den Fig. 12 bis 13 Strukturen

zugrunde liegen, die entsprechend der Fig. 1 aufgebaut sind.

Im Fall der Fig. 12 ist der Widerstandswert der Parallelwiderstände R _ir R », ...,R gleich 150 kΛ, während

SX S/ SIT

der Widerstandswert der Serienwiderstände R <, R ₂, ..., R , «x gleich 60 il ist. Im Fall der Fig. 13 ist dagegen der Widerstandswert der Parallelwiderstände R₁, R-,

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..., R gleich 50 k £1, während der Widerstandswert der

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Serienwiderstände R ., , R , ..., R , _« ^ gleich 200 Λ ist. Entsprechend der Fig. 14 ist der Widerstandswert der Parallelwiderstände R _Λ, R „, ..., R_ _ gleich 15 k-Ώ.

sx Sz sn

und derjenige der Serienwiderstände R «, R -w .»«r

R , ₁, gleich 600 Λ.
ρ \ n— -i;

In den Fig. 11 bis 14 sind die durch die durchgezogenen Linien dargestellten Verhältnisse durch die gestrichelten Linien vergrößert dargestellt. Die Gruppenlaufzeitcharakteristik wird jeweils durch eine strichpunktierte Linie angegeben.

Die Fig. 15 zeigt ein Schaltdiagramm eines sogenannten Dreipolfilters, eines Energieempfangs-Doppelmode-Filters oder eines Keramikdiskriminators für z. B. eine Qudratur-Demodulationsschaltung, auf deren Phasencharakteri— stik es in besonderer Weise ankommt (Phasenschieberkreis). Nach dem in Fig. 15 dargestellten Ersatzschaltbild liegt ein Dämpfungswiderstand in einem Bereich, der einem Serienzweig zugeordnet ist, und zwar parallel zu diesem Serienzweig. Ein weiterer Dämpfungswiderstand liegt in einem Parallelzweig, und zwar in Reihe zu diesem Parallelzweig, so daß ein Filter erhalten wird, dessen Gruppenlauf Zeitcharakteristik verbessert ist, ohne daß dabei,

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wie im zuvor erwähnten Abzweigfilter auch, die Einfügungsdämpfung (Einfügungsverlust) erhöht worden ist.

Im folgenden werden verschiedene Filterbeispiele mit unterschiedlich ausgebildeten Dämpfungswiderständen beschrieben.

Im Fall des Energieeinfangfilters können Widerstandsfilme auf einer piezoelektrischen Platte angeordnet sein, und zwar in nichtaktiven bzw. ungenutzten (sogenannten toten) Raumbereichen. Andererseits können diese Widerstandsfilme auch auf einem Substrat liegen, auf dem eine piezoelektrische Platte angeordnet ist. Im Falle von Filtern, die keine Energie einfangen, sind einander gegenüberliegende Elektroden miteinander durch Widerstandsfilme verbunden, die in Schwingungsknotenbereichen der piezoelektrischen Platte liegen, z. B. im Zentralbereich von quadratischen Platten, die Dehnungs- bzw. Dickenschwingungen ausführen. Auf diese Weise werden parallel zu Serienzweigen liegende Widerstände erhalten. Die in Reihe mit Parallelzweigen liegenden Widerstände können durch Ausbildung von Schwingungselektrodenfilmen der piezoelektrischen Platte mit Hilfe von Widerstandsmaterial erzeugt werden. Anschlußplatten, die gegen die Schwingungselektrodenfilme in der piezoelektrischen Platte zur Verbindung der Schwingungselektrodenfilme mit äußeren Anschlüssen als auch zur Bildung der Piezoresonatoren gedrückt sind, können selbst aus Widerstandsmaterial bestehen. Darüber hinaus kann ebenfalls ein Abzweigfilter dadurch erhalten werden, daß eine leiterförmige Struktur gebildet wird, und zwar durch Erzeugung von Verbindungsmustern an inneren und äußeren Oberflächen eines Basisteils eines Gehäuses. In einem solchen Fall sind einzelne Widerstandselemente (vorzugsweise in Form von Chips) auf den Verbindungsmustern angeordnet, oder es werden Widerstandsfilme durch

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die Verbindungsmuster gebildet. Die einzelnen bzw. chipförmig ausgebildeten Widerstände oder auch die Widerstandsmuster können in oder auf einer Abdeckplatte (Stopperplatte) angeordnet sein, durch welche eine Öffnung des Gehäuses abgedeckt wird, um einen Austritt der im Gehäuse vorhandenen Elemente, beispielsweise der Piezoresonatoren, Anschlußplatten, isolierenden Abstandshalter und Federplatten, wie sie bei einem Abzweigfilter (leiterartig ausgebildeten Filter) vorhanden sind, zu verhindern.

Ein solches Abzweig- bzw. leiterartig ausgebildetes Filter, dessen Ersatzschaltbild in Fig. 16 dargestellt ist, und das insgesamt 3,5 Stufen umfaßt, wird im folgenden näher beschrieben. Dabei zeigt Fig. 17 eine Draufsicht auf die Filterstruktur, die im Inneren eines Gehäuses angeordnet ist. Um den erfindungsgemäßen Aufbau besser erkennen zu können, sind die inneren Elemente getrennt voneinander dargestellt und einige nicht wesentliche Teile fortgelassen. Das Filter nach den Fig. 16 und 17 besitzt ein Gehäuse 10, verschiedene Typen von Anschlußplatten 11 sowie Isolationsplatten 12. Die Anschlußplatten 11, die integral mit Kopplungs- bzw. Verbindungsteilen 11a verbunden sind,sind so ausgebildet, daß durch sie die in Reihe liegenden Resonatoren bzw. Serienresonatoren X ₁ und X „, X _ und X _o sowie X -> und X , jesl s2 s2 s3 s3 s4 ^J

weils miteinander verbunden sind. Ein Eingangsstift P.... ist mit seiner benachbarten Anschlußplatte 11 und ein Ausgangsstift P₃, ebenfalls mit seiner benachbarten Anschlußplatte 11 verbunden. Auf einer Abdeckplatte 13, die in Fig. 18 dargestellt ist, liegen Widerstandsfilme oder Widerstandselemente R _Λ bis R . sowie R _Λ bis R _o

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und weitere leitfähige Elektrodenfilme zum Anschluß dieser Widerstände. Die genannte Abdeckplatte 13 ist so ausgebildet, daß durch sie eine Öffnung im Gehäuse 10 abgedeckt wird. Dabei werden die Anschlußplatten 11 an

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beiden Seiten des Serienresonators X ₁ und beide Endelektroden des Widerstands R η miteinander verbunden. In ähnlicher Weise werden die Anschlußplatten 11 an beiden Enden des Serienresonators X „ mit beiden Endelektroden des

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Widerstands R ₂, die Anschlußplatten 11 an beiden Enden des Serienresonators X _o mit beiden Endelektroden des Wi-

s3

derstands R -> und die Anschlußplatten 11 an beiden Enden des Serienresonators X . mit beiden Enden der Endelektroden des Widerstands R . verbunden.

s4

Zur Verbindung jeweils eines Endes der Widerstände R < bis R , ist auf der Abdeckplatte 13 eine weitere Leiterbahn vorgesehen. Ein Ende dieser Leiterbahn ist mit einem eingangsseitigen geerdeten Anschlußstift P,„ und das andere Ende dieser Leiterbahn mit einem ausgangsseitigen geerdeten Anschlußstift P„„ verbunden. Die nicht erdseitige Elektrode des Widerstands R « ist ferner mit der erdseitigen Anschlußplatte 11 des Parallelresonators X * verbunden. In ähnlicher Weise sind die nicht erdseitigen Elektroden der Widerstände R „ und R , jeweils mit den erdseitigen Anschlußplatten 11 der Parallelresonatoren X ₂ und X ₃ verbunden. Der gesamte Aufbau nach Fig. 17 ist so ausgebildet, daß für ihn letztlich das Ersatzschaltbild nach Fig. 16 gilt.

In Fig. 19 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Andrück- bzw. Abdeckplatte 14 dargestellt, durch die eine einfachere Verbindung zwischen dem Eingangsstift P<« bzw. dem Ausgangsstift P», und den zugeordneten Anschlußplatten sowie eine einfachere Verbindung des eingangsseitigen geerdeten Anschlußstifts P,~ bzw. des ausgangsseitigen geerdeten Anschlußstifts P₃₂ mit leitfähigen Mustern auf der Abdeckplatte möglich ist. Wird eine derartige Abdeckplatte 14 nach Fig. 19 benutzt, so können die Kopplungselemente 11a nach Fig. 17 entfallen.

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Die Abdeckplatte 14 nach Fig. 19 besitzt leitfähige Schichten 15, die als Ersatz für die Kopplungsteile 11a der Anschlußplatten 11 dienen, und die sich in Richtung der Anschlußstifte P,,, P_1?, P„, und P„» erstrecken. Die Struktur nach Fig. 19 besitzt weiterhin Öffnungen zur Aufnahme von Anschlußteilen der jeweiligen Anschlußstifte P-., , P.„, Ρ«, und P„„ sowie zur Aufnahme von Anschlußteilen der entsprechenden Anschlußplatten 11. Diese Löcher können durch Bohrungen, Schlitze oder andere geeignete Ausnehmungen in den Seitenbereichen gebildet sein. Ferner brauchen die genannten Widerstände nicht alle an einer Seite der Abdeckplatte 14 zu liegen. Sie können vielmehr auf beiden Seiten angeordnet sein. Die Widerstände können ferner auch auf mehrere Abdeckplatten 14 verteilt sein, die dann übereinander liegen.

Die Fig. 20 zeigt eine perspektivische Ansicht eines piezoelektrischen Resonanzbauelements mit einem Ersatzschaltbild nach Fig. 1. Diese Struktur nach Fig. 20 besitzt interne Elemente, also Isolationsplatten 103 und 105 sowie Resonatoren 104 und 106, die zwischen Andrückelementen 101 und 102 aus Silikongummi gehalten werden und in ein Gehäuse 111 durch eine Öffnung lila hindurch einsetzbar sind, wie durch den Pfeil A in Fig. 20 angedeutet ist. Das Gehäuse 111 kann ebenfalls aus einem isolierenden Material bestehen, z. B. aus einem synthetischen Harz.

Über den internen Elementen ist ein isolierendes Substrat 113 angeordnet, das ebenfalls im Gehäuse 111 liegt und sich in dessen Längsrichtung erstreckt. Es überdeckt dabei die nebeneinander liegenden Resonatoren 104 und 106 sowie die Isolationsplatten 103 und 105. Die Isolationsplatten 103 und 105 sowie die Resonatoren 104 und 106 (interne Elemente) können in gleicher Weise wie bei einem konventionellen Abzweigfilter (leiterartig ausgebildetes

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Filter) konstruiert sein. Dies hat seinen Grund darin, daß das isolierende Substrat 113, das die internen Elemente abdeckt, mit entsprechenden Dämpfungswiderständen ausgestattet ist, und zwar gemäß dem Ersatzschaltbild nach Fig. 1, wie nachfolgend beschrieben wird.

Das isolierende Substrat 113 ist an seiner oberen Seite, die nicht in Kontakt mit den internen Elementen steht, mit leitfähigen Mustern versehen, zusätzlich zu den bereits erwähnten Dämpfungswiderständen. Die Ausbildung der leitfähigen Muster wird nachfolgend anhand der Fig. 22 und 23 beschrieben.

Die Fig. 22 zeigt dabei eine Draufsicht auf das isolierende Substrat 113, auf dem Muster von Dämpfungswiderständen R₁, R₀, ...,R , die jeweils parallel zu den Serienresonatoren X-, X „, ..·, X (siehe Fig. 1) liegen, durch leitfähige Muster 121 bis 127 untereinander verbunden sind, die in ähnlicher Weise auf dem isolierenden Substrat 113 gebildet worden sind. Die Muster nach Fig. 22 sind durch Symbole markiert, die identisch mit denen der Dämpfungswiderstände sind, wobei η im vorliegenden Fall gleich 6 ist. Auch die Reihen-Dämpfungswiderstände X « bis R _, die jeweils in Reihe mit den Parallelresonatoren X _Λ bis X , < ν liegen, sind auf dem

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isolierenden Substrat 113 angeordnet und werden durch einen in Längsrichtung verlaufenden Leitungsbereich 131 sowie durch weitere leitfähige Bereiche 132 bis 136 beaufschlagt.

Bezüglich der Fig. 22 sind der leitfähige Bereich 121 mit einem Eingangsanschluß und der leitfähige Bereich 127 mit einem Ausgangsanschluß verbunden. Ferner ist der Leitungsbereich an seinen beiden äußeren Enden mit geerdeten An- Schlußelementen verbunden. Die Verbindung zwischen diesen leitfähigen Bereichen und den jeweiligen Anschluß-

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elementen wird im folgenden genauer erläutert.

Die leitfähigen Bereiche 121 bis 127 und 132 bis 136, die jeweils mit den Dämpfungswiderständen R- bis R , sowie R ι bis R _c verbunden sind, sind elektrisch mit Anschlußpl p5

elementen verbunden, die von den internen Elementen ausgehen, und die beispielsweise in Fig. 20 mit den Bezugsziffern 107 und 108 bezeichnet sind, wobei das isolierende Substrat 113 auf den internen Elementen liegt. Die von den internen Elementen ausgehenden Anschlußelemente, also die Anschlußelemente 107 und 108 in Fig. 20, sind so ausgebildet, daß sie mit der Seitenfläche des isolierenden Substrats 113 in Kontakt stehen. Dabei besitzt das isolierende Substrat 113 eine entsprechende Breite, so daß die Anschlußelemente 107 und 108 mit den entsprechenden leitfähigen Mustern elektrisch verbunden werden können, z. B. durch Verlöten. Eine derartige elektrische Verbindung kann aber auch durch leitfähige Farbe oder einen leitfähigen Gummi hergestellt werden.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 22 ist das isolierende Substrat 113 zuvor auf seiner oberen Fläche mit den Dämpfungswiderständen R « bis R , und R * bis R ₅, den entsprechenden leitfähigen Mustern 121 bis 127 und 132 bis 136 sowie dem Leitungsbereich 131 versehen worden, der zur Bildung der Erdleitung dient. Dadurch können die Dämpfungswiderstände R * bis R _fi und R « bis R - einfach und sicher mit den internen Elementen verbunden werden, ohne daß dadurch die Anzahl der Einzelteile der Struktur erhöht werden muß.

Wie in Fig. 23 dargestellt ist, können die leitfähigen Muster 121 bis 136 und Widerstände R _Λ bis R , sowie R _Λ

si s6 pl

bis R _ zusätzlich durch eine Schutzschicht 141 abgedeckt werden, die ebenfalls auf der oberen Seite des isolierenden Substrats 113 liegt. Das isolierende Sub-

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strat 113 wird dann nach Aufbringen der Schutzschicht auf die internen Elemente in der zuvor beschriebenen Weise aufgesetzt. Die Schutzschicht 141 besteht aus isolierendem Material, beispielsweise synthetischem Harz, und ist so ausgebildet, daß sie Kurzschlüsse zwischen den jeweiligen leitfähigen Mustern 121 bis 136 verhindert und die Widerstände R ₁ bis R , sowie R _Λ bis R _ vor Be-

sl s6 pl p5

Schädigungen schützt.

Wie bereits die Fig. 20 zeigt, sind die internen Elemente innerhalb des Gehäuses 111, das kastenartig ausgebildet ist, elektrisch mit den entsprechenden Dämpfungswiderständen R _Λ bis R ., und R . bis R _c auf dem isoliesl so pl p5

renden Substrat 113 in der zuvor beschriebenen Weise verbunden. In den Eckbereichen des Gehäuses 111 liegen eingebettet Erdanschlußklemmen 142 und 143, eine Eingangsanschlußklemme 144 und eine Ausgangsanschlußklemme 145, wobei die genannten Anschlußklemmen 142 bis 145 in der Gehäusewand verlaufen und z. B. stangenförmig ausgebildet sind. Beide Enden jeweils einer Stange ragen nach oben und unten über das Gehäuse 111 hinaus, wie Fig. 20 deutlich zeigt. Wird das isolierende Substrat 113 auf die internen Elemente in der zuvor beschriebenen Weise aufgesetzt, die sich innerhalb des Gehäuses 11 befinden, so können die geerdeten Anschlußklemmen 142 und 143 sowie die Eingangs- und Ausgangsanschlußklemmen 144 und 145 direkt mit den entsprechenden leitfähigen Bereichen 121, 127 und 131 (siehe Fig. 22) in Kontakt gebracht werden.

Nachdem alle internen Elemente innerhalb des Grundgehäuses 111 mit den jeweiligen Dämpfungswiderständen und den Anschlußelementen verbunden worden sind, wird beispielsweise ein Isolierband um das Grundgehäuse 111 herumgewickelt, und zwar in einer Richtung senkrecht zur Längsrichtung des isolierenden Substrats 113. Auf diese Weise

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werden das Grundgehäuse 111, die internen Elemente und das isolierende Substrat 113 fest miteinander verbunden. Anschließend wird das so verbundene Bauteil in ein äußeres Gehäuse 146 eingesetzt, das in Fig. 21 gezeigt ist, und zwar so,daß das äußere Gehäuse 146 von oben über das isolierende Substrat 113 gestülpt wird. Danach wird in die verbleibende Öffnung im äußeren Gehäuse 146 ein Harz eingefüllt, um die verbleibende Öffnung zu verschließen bzw. die verbleibenden Zwischenräume auszufüllen. Die verbleibende Öffnung liegt dabei in Fig. 21 an der Unterseite des äußeren Gehäuses 146, zu der sich senkrecht ein Vorsprung 147 erstreckt. Nach Einfüllen des Harzes in das Gehäuse ist das leiterartig ausgebildete Filter bzw. Abzweigfilter nach der Erfindung fertiggestellt.

Bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die jeweiligen Dämpfungswiderstände untereinander und mit den internen Elementen elektrisch verbunden. Daher können, selbst wenn Serien- oder Parallel-Dämpfungswider- stände R _T bis R , _{1 λ} oder R ₁ bis R zu einem konvenpl p(n-l; si sn

tionellen leiterartigen Filter bzw. Abzweigfilter hinzugefügt werden, konventionelle interne Elemente und Gehäuse eingesetzt werden, ohne daß sich die Anzahl der Komponenten erhöht und eine komplizierte Schaltverbindung durchgeführt werden muß. Bei konventionellen Abzweigfiltern der genannten Art liegt über den internen Elementen ein stabförmiger Stopper, der sich in Stapelrichtung der internen Elemente erstreckt und mit dem Gehäuse in Eingriff steht, um zu verhindern, daß interne Elemente aus dem Gehäuse hervorstehen. Bei der Erfindung übernimmt das isolierende Substrat 113 zusätzlich diese Aufgabe und liegt in einem Bereich, in dem sonst der stabförmige Stopper angeordnet ist. Durch das isolierende Substrat 113 werden daher die Abmessungen des leiterartig ausgebildeten Filters nach der Erfindung gegenüber einem konventionellen Filter dieser Art nicht ver-

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größert.

Wie in Fig. 1 zu erkennen ist, müssen die Erdanschlußklemmen der Eingangs- und Ausgangsseiten mit den Erdsei ten der jeweiligen Dämpfungswiderstände R * bis R im
Abzweigfilter nach der Erfindung verbunden werden. Diese Verbindung wird durch den Leitungsbereich 131 realisiert, der in Fig. 22 deutlich zu erkennen ist, und der auf dem isolierenden Substrat 113 liegt. Einzelne und
lange Leitungen sind zur Durchführung der Verbindung da her nicht erforderlich.

Selbstverständlich können die genannten Dämpfungswiderstände R _i bis R , und R ₁ bis R _c so aufgeteilt bzw.
si s6 pi p5 ^

unterteilt werden, daß sie auf beiden Hauptflächen des
isolierenden Substrats 113 liegen. Sie können ferner
auch auf mehreren isolierenden Substraten angeordnet
sein. Diese Substrate können dann beispielsweise übereinander liegen. Mit anderen Worten kann das isolierende Substrat 113 in eine Vielzahl isolierender Substrate aufgeteilt werden.

ORIGINAL fi^E

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Claims

TER MEER-MULLER-STEINMEISTER PATENTANWÄLTE — EUROPEAN PATENT ATTORNEYS DipL-Chem. Dr. N. ter Meer Dipl.-Ing. H. Steinmeister ο C O Π O η D gä 3 5 2 0 8 9 Artur-Ladebeck-Straase D-8OOO MÜNCHEN 80 D-4SOO BIELEFELD 1 Mü/Ur/cb FP-2583 11. Juni 1985 MURATA MANUFACTURING CO., LTD. 26-10 Tenjin 2-chome Nagaokakyo-shi, Kyoto-fu/Japan Piezoelektrische Resonatoreinrichtung mit flacher GruppenlaufZeitcharakteristik Priorität: 12. Juni 1984, Japan, Nr. 121023/1984 (P) 26. November 1984, Japan, Nr. 179179/1984 (U) Patentansprüche

1. Piezoelektrische Resonatoreinrichtung,, g e kennzeichnet durch folgendes Ersatzschaltbild:
- zwischen Ein- und Ausgangsanschlüssen (P₁-If P₉₁ ) liegt ein Serienzweig aus einem oder mehreren in Reihe geschalteten Resonatoren (X ,, ...,X ), - zwischen dem Serienzweig und einem geerdeten Anschluß (Ρ-,-, ^P22^ li^e9^{en e}iⁿ oder mehrere durch einen oder mehrere Resonatoren (X , , ..., X , _,.) gebildete Parallelzweige,

TER MEER · MÖLLER · STEINMEISTER Murata

- wenigstens einer der Resonatoren des Serienzweigs ist mit einem oder mehreren parallel zu ihm geschalteten Dämpfungswiderständen (R ,, ...,R ) und

si s η

- wenigstens einer der Resonatoren des Parallelzweigs mit einem oder mehreren in Reihe zu ihm geschalteten Dämpfungswiderständen (R , , . .., R , ,.) verbunden.

2. Piezoelektrische Resonatoreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß sie als Filter ausgebildet ist.

3. Piezoelektrische Resonatoreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als FM/PM-Diskriminator ausgebildet ist.

4. Piezoelektrische Resonatoreinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter ein leiterartig ausgebildetes bzw. Abzweigfilter (symmetrischer Kettenleiter) ist.

5. Piezoelektrische Resonatoreinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der FM/PM-Diskriminator innerhalb einer Quadraturdemodulationsschaltung angeordnet ist.

6. Piezoelektrische Resonatoreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungswiderstände (R₁, ...,R ; R , , ...,

SX SiX ρ X

R . ..) innerhalb eines Gehäuses (111) angeordnet sind, p(n-l)

7. Piezoelektrische Resonatoreinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungswiderstände (R ,, ...,R ; R , ...,

s j. s η ρ χ R , _i)) ^avjf einem inneren Stoppereiement (113) angeordnet sind, durch das interne Elemente wie z. B. Resonato-

ORIGiNAL INSPECTED

TER MEER . MÖLLER · STEINMEISTER Mucatä *. -P-P=^SO J ~ ""

Z~T~- "^ 3H7ÜWF

ren (X , , ..., X_n? ^x _Di ' ···» ^Xn(n-lP

ten (11) im Gehäuse (111) zurückgehalten werden.

8. Piezoelektrische Resonatoreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungswiderstände (^R _sir ···/ ^R _sn' ^R _Di' ···'

R , ,.) auf einer einen Resonator bildenden piezoelekpin-iι

trischen Platte angeordnet sind.

9. Piezoelektrische Resonatoreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungswiderstände (R , , ..., R ; R ,, ...,

R , ,_x) auf einem isolierenden Substrat angeordnet sind_r p(n-l)

mit dem wenigstens eine jeweils einen Resonator bildende piezoelektrische Platte verbunden ist.

10. Piezoelektrische Resonatoreinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das leiterartig ausgebildete Abzweigfilter - interne Elemente, zu denen die Resonatoren (X-,, .·., X ; X ,, ..., X , _,,) und die Anschlußplatten (11) gehören,
- ein mit einer Öffnung (lila) versehenes Gehäuse (111) zur Aufnahme der internen Elemente, und - ein an der Seite der Öffnung (lila) des Gehäuses (111) liegendes isolierendes Substrat (113) zur Zurückhaltung der internen Elemente enthält, das sich in Stapelrichtung der internen Elemente erstreckt und diese abdeckt, und das auf seiner Hauptoberfläche die Dämpfungswiderstände (R ,, ..., R ; R ,, ..., R / ,,), leitfähige Bereiche (121 bis 127; 132 bis 136) zur Verbindung der Dämpfungswiderstände untereinander und mit zugeordneten Anschlußplatten (11) sowie leitfähige Bereiche (131) zur Herstellung einer erdseitigen Verbindung besitzt.

TER MEER · MÜLLER . STEINMEISTER ': Murata _t. FP-ÄBi'

1"7"I ■'■" 357

357ÖW5"

11. Piezeoelektrische Resonatoreinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das isolierende Substrat (113) weiterhin auf seiner Hauptoberfläche eine Schutzschicht (141) trägt, die die Dämpfungswiderstände (R₁, .·., R ; R₁, ···, R / ι \ ) /

si sn pi pin—χ/

die leitfähigen Bereiche (121 bis 127; 132 bis 136) zur Verbindung der Dämpfungswiderstände untereinander und mit den zugeordneten internen Elementen sowie die leitfähigen Bereiche (131) zur Herstellung einer erdseitigen Verbindung wenigstens teilweise bedeckt.

12. Piezoelektrische Resonatoreinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß an beiden Hauptoberflächen des isolierenden Substrats (113) Dämpfungswiderstände (^R _sl/ ···/ ^R _sn' ^R _Di' ...,R (J_1-1))/ leitfähige Bereiche (121 bis 127; 132 bis 136) zur Verbindung der Dämpfungswiderstände untereinander und mit den internen Elementen sowie leitfähige Bereiche (131) zur Herstellung einer erdseitigen Verbindung angeordnet sind.